CN2682708Y - 高温超导电力电缆终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高温超导电力电缆终端，其包括：一终端恒温器，一可拆式大电流低阻锥面接头，一电流引线，一电缆绝缘附件，进一步还包括一高电压绝缘绝热液氮连接管或一绝缘塞子，本实用新型不仅可在户内安装，更适合户外的恶劣气候和环境条件；特别适合超导电缆及其终端水平敷设，而且没有U字形的弯曲；即使在零电流下出线杆也不会结冰；对于超导电缆的致冷剂不只有从一端进入，另一端流出的形式，还可以有更好的只有一端有液氮的进/出口，本实用新型不仅仅适用于35kV/2kA高温超导电力电缆终端，也可移植用于同样电压和电流等级的其他高温超导电力应用，如故障电流限制器和超导电感贮能等等的电流引线。

Description

高温超导电力电缆终端

技术领域

本实用新型涉及高温超导技术在电力工程的应用，特别是一种高温超导电力电缆终端。

背景技术

高温超导材料经历近20年的发展即将步入大规模应用和产业化阶段。具有银基带的Bi-2223高温超导材料已达到临界温度110K，在77K液氮温度下获得大于7kA/cm²的电流密度，而且在国内已能制造数百米至千米的长带，只要求液氮冷却的超导技术应用易推广。但高温超导材料的临界电流在液氮温度下对磁场十分敏感，即使0.5T横向磁场也会引起临界电流退化～3倍。然而，选择电力电缆作为高温超导产业化项目仍然十分看好，因为超导带承受的磁场低(低于100mT)，可以设计成磁场接近于平行超导带宽面，对临界电流退化影响小，从而使电缆能在液氮温度下稳定运行，降低了技术难度和运行成本，便于产业化。与常规电缆相比，超导电缆具有传输容量大，能量损耗(主要是制冷功率消耗)小等优点，在大功率传输和大都市地下旧电缆扩容方面具有明显的技术优势。

对于常规中、高压电力电缆，因为在电缆的终端处屏蔽终断、电场局部集中，必须作仔细特殊处理，使电场降低和电绝缘加强，主要涉及高电压技术。而超导电缆必须用液氮冷却，其终端不仅仅有常规电力电缆终端的高电压技术，而且还涉及导电体低温向室温过渡的尺寸优化，液氮冷却剂进出管线的绝缘和绝热等低温技术。在美国、丹麦、日本和欧洲，从上世纪90年代开始研发高温超导电力电缆，已并网示范运行的有美国Southwire公司和丹麦NKT公司。前者采用冷绝缘结构，12.4kV/1.25kA；后者采用热绝缘结构，36kV/2kA。

作为超导电缆配套的终端，特别是采用热绝缘的高温超导电力电缆终端，丹麦NKT公司研发的超导电缆主要是安装在户内；其超导电缆呈U字形弯曲，竖直地从一个接线间下行至地下室后上行至另一个相邻的接线间；竖直敷设的超导电缆与竖直位形的终端出线杆便于穿过终端恒温器，因此可以将电流引线与超导电缆的端部在安装前焊接成一体；另外，丹麦NKT超导电缆在10-20％额定电流运行时出线杆结霜结冰十分严重，这说明电流引线的设计长度过短，偏于保守；还有，丹麦NKT超导电缆的致冷剂只有从一端进入，另一端流出的形式。

然而，在现实应用中，大量的超导电缆及其终端是在户外安装，必须适合户外的恶劣气候和环境条件，如淋雨、日晒，绝缘子表面污秽等，因此，对绝缘材料的要求(如防止表面闪络)更为苛刻；其次，大量的超导电缆及其终端是水平敷设的，而且当超导电缆的直径较大时，忌讳对超导电缆进行U字形弯曲；第三，在超导电缆水平敷设的情况下，存在一个超导电缆端部如何与电流引线连接的问题；第四，需要克服出线杆的结霜结冰现象；第五，超导电缆的致冷剂不只有从一端进入，另一端流出的形式，还可以有更好的只有一端有液氮的进/出口，以使三相电缆的致冷剂进口温度是相同的。以上种种对超导电缆的要求却是现有技术丹麦NKT超导电缆及其终端所无法达到或满足的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供一种高温超导电力电缆终端，其不仅可在户内安装，更适合在户外安装，并且适合户外的恶劣气候和环境条件，如淋雨、日晒，绝缘子表面污秽等；适合超导电缆及其终端水平敷设，而且没有U字形的弯曲；在超导电缆水平敷设的情况下，通过可拆式大电流低阻锥面接头解决超导电缆端部与电流引线连接的问题；对于电流引线设计按额定电流的85％优化，即使在零电流下出线杆也不结冰，然而在2kA额定电流下仍可长期运行，只是不在优化点，从而克服出线杆的结霜结冰现象；对于超导电缆的致冷剂不只有从一端进入，另一端流出的形式，还可以有更好的只有一端有液氮的进/出口，以使三相电缆的致冷剂进口温度是相同的。

为达上述目的，本实用新型提供一种高温超导电力电缆终端，其包括：

1)一终端恒温器，其进一步包括：

一保温主体，由立管和水平管连接组成，呈倒写的T字型，立管和水平管均由内外两层不锈钢管制成，立管和水平管的不锈钢内管相互连通形成内管腔，立管和水平管的不锈钢外管密封连接，而且不锈钢内管和不锈钢外管在倒写的T字型的三个端部处通过法兰盘密封连接，使所述的内外两层不锈钢管之间形成密封空间，并被抽成真空；

超导电缆-终端恒温器承插式接口，与主体的水平管的一个端部的法兰盘密封水平连接；

终端恒温器-绝缘液氮连接管的承插接口，与主体的水平管的另一个端部为一体；

2)一可拆式大电流低阻锥面接头，置于所述的终端恒温器的立管和水平管连接处的内管腔中；

3)一电流引线，置于所述的终端恒温器的立管的内管内，其上端通过出线杆与室温下的高压母线连接，其下端通过所述的可拆式大电流低阻锥面接头与高温超导电力电缆的导电缆芯连接；

4)一电缆绝缘附件，安装在所述的超导电缆-终端恒温器承插式接口外的超导电缆恒温管的外部，作为绝缘过渡。

作为一种形式的高温超导电力电缆终端，进一步包括一高电压绝缘绝热液氮连接管，其一端紧密地插入所述的主体的水平管的另一个端部的内管内。

作为另一种形式的高温超导电力电缆终端，进一步包括一绝缘塞子，紧密地塞入所述的主体的水平管的另一个端部的内管内。

其中所述的电缆绝缘附件为预扩张硅橡胶终端附件，并带有应力锥。

其中所述的电流引线上端和出线杆部位还套设有散热器和高电位均压环。

其中所述的超导电缆-终端恒温器承插式接口的外围还套设有高电位均压环。

本实用新型所述的高温超导电力电缆终端相对于现有技术丹麦NKT超导电缆及其终端，具有以下优点：本实用新型不仅可在户内安装，更适合在户外安装，并且适合户外的恶劣气候和环境条件，如淋雨、日晒，绝缘子表面污秽等；特别适合超导电缆及其终端水平敷设，而且没有U字形的弯曲；在超导电缆水平敷设的情况下，通过可拆式大电流低阻锥面接头解决了超导电缆端部与电流引线连接的问题；对于电流引线设计按优化设计原则，即使在零电流下出线杆也不会结冰，从而完全克服了出线杆的结霜结冰现象；对于超导电缆的致冷剂不只有从一端进入，另一端流出的形式，还可以有更好的只有一端有液氮的进/出口，以使三相电缆的致冷剂进口温度是相同的。本实用新型不仅仅适用于35kV/2kA高温超导电力电缆终端，也可移植用于同样电压和电流等级的其他高温超导电力应用。如故障电流限制器和超导电感贮能等等的电流引线。

附图说明

图1为本实用新型的两种实施方式应用于同一根超导电缆的两个终端的结构示意图；

图2为电缆绝缘附件安装在超导电缆恒温管外部的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，其包括一根缩短的高温超导电缆导电缆芯1，在高温超导电缆导电缆芯1的外部是超导电缆恒温管2，在图的右半部分提供了一种高温超导电力电缆终端的实施例一，其包括：

1)一终端恒温器3，其进一步包括：

一保温主体31，由立管311和水平管312连接组成，呈倒写的T字型，立管311和水平管312均由内外两层不锈钢管制成，立管311和水平管312的不锈钢内管相互连通形成内管腔314，立管311和水平管312的不锈钢外管密封连接，而且不锈钢内管和不锈钢外管在倒写的T字型的三个端部处通过法兰盘313密封连接，使所述的内外两层不锈钢管之间形成密封空间，并被抽成真空；

超导电缆-终端恒温器承插式接口32，与主体31的水平管312的一个端部的法兰盘313密封水平连接；

终端恒温器-绝缘液氮连接管的承插接口33，与主体31的水平管312的另一个端部为一体；

2)一可拆式大电流低阻锥面接头4，置于所述的终端恒温器3的立管311和水平管312连接处的内管腔314中；(关于可拆式大电流低阻锥面接头4的详细结构，公开于本实用新型申请人在同一日提交的另一实用新型“可拆式大电流低阻锥面接头”中，在此不再赘述。)

3)一电流引线5，置于所述的终端恒温器3的立管311的内管腔314内，其上端通过出线杆51与室温下的高压母线连接，其下端通过所述的可拆式大电流低阻锥面接头4与高温超导电力电缆的导电缆芯1连接；

4)一电缆绝缘附件6，安装在所述的超导电缆-终端恒温器承插式接口32外的超导电缆恒温管2的外部，作为绝缘过渡。

本实施例一，作为一种形式的高温超导电力电缆终端，进一步包括一高电压绝缘绝热液氮连接管7，其一端紧密地插入所述的主体31的水平管312的另一个端部的内管内。(关于高电压绝缘绝热液氮连接管7的详细结构，公开于本实用新型申请人在同一日提交的另一实用新型“高电压绝缘绝热液氮连接管”中，在此不再赘述。)

如图1的左半部分，则提供了另一实施例二，即作为另一种形式的高温超导电力电缆终端，进一步包括一绝缘塞子8，紧密地塞入所述的主体31的水平管312的另一个端部的内管内。

结合图2所示，其中所述的电缆绝缘附件6为预扩张硅橡胶终端附件，并带有应力锥61。

其中所述的电流引线5的上端和出线杆51所在部位还套设有散热器52和高电位均压环53。

其中所述的超导电缆-终端恒温器承插式接口32的外围还套设有高电位均压环321。

全面地来看图1，其体现了超导电缆导电缆芯1、终端恒温器3、高电压绝缘绝热液氮连接管7和电流引线5之间的结构关系，并将实施例一和实施例二结合在一个附图中，其中包括一条缩短的高温超导电力电缆，两个不同形式的高温超导电力电缆终端，即实施例一和实施例二，以及各自内置的电流引线5，一个高电压绝缘绝热液氮连接管7。冷却高温超导电缆的液氮从右边液氮进口9进入，通过内管流入超导电缆导电缆芯1的芯管，直至流到电缆芯管的另一头。另一头终端恒温器3的大口用绝热塞子8堵住，液氮从超导电缆导电缆芯1的芯管和终端恒温器3的内管腔314的环形空间回流，直至右边液氮出口10。

Claims (6)

1.一种高温超导电力电缆终端，其特征在于，包括：

1)一终端恒温器，其进一步包括：

一保温主体，由立管和水平管连接组成，呈倒写的T字型，立管和水平管均由内外两层不锈钢管制成，立管和水平管的不锈钢内管相互连通形成内管腔，立管和水平管的不锈钢外管密封连接，而且不锈钢内管和不锈钢外管在倒写的T字型的三个端部处通过法兰盘密封连接，使所述的内外两层不锈钢管之间形成密封空间，并被抽成真空；

超导电缆-终端恒温器承插式接口，与主体的水平管的一个端部的法兰盘密封水平连接；

终端恒温器-绝缘液氮连接管的承插接口，与主体的水平管的另一个端部为一体；

2)一可拆式大电流低阻锥面接头，置于所述的终端恒温器的立管和水平管连接处的内管腔中；

3)一电流引线，置于所述的终端恒温器的立管的内管内，其上端通过出线杆与室温下的高压母线连接，其下端通过所述的可拆式大电流低阻锥面接头与高温超导电力电缆的导电缆芯连接；

4)一电缆绝缘附件，安装在所述的超导电缆-终端恒温器承插式接口外的超导电缆恒温管的外部，作为绝缘过渡。

2.根据权利要求1所述的高温超导电力电缆终端，进一步包括一高电压绝缘绝热液氮连接管，其一端紧密地插入所述的主体的水平管的另一个端部的内管内。

3.根据权利要求1所述的高温超导电力电缆终端，进一步包括一绝缘塞子，紧密地塞入所述的主体的水平管的另一个端部的内管内。

4.根据权利要求1所述的高温超导电力电缆终端，其中所述的电缆绝缘附件为预扩张硅橡胶终端附件，并带有应力锥。

5.根据权利要求1所述的高温超导电力电缆终端，其中所述的电流引线上端和出线杆部位还套设有散热器和高电位均压环。

6.根据权利要求1所述的高温超导电力电缆终端，其中所述的超导电缆-终端恒温器承插式接口的外围还套设有高电位均压环。

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